Elektronická vs optická stabilizace. Gyroskop vs EIS

Aktuality > Elektronická vs optická stabilizace. Gyroskop vs EIS

Aktualizováno 6.1.2020: Stabilizace obrazu u akčních kamer je využívaná k tomu, aby výsledné video nebylo rozmazané či roztřesené. Existují dva způsoby, jak je možné video (a pochopitelně fotky) stabilizovat - Optická stabilizace (OIS) a elektronická stabilizace (EIS). Pojďme si popsat oba způsoby.

PS: někteří prodejci akčních kamer hovoří o digitální stabilizaci. V jednoduchosti lze říci, že jde o falešnou stabilizaci. Žádná taková stabilizace neexistuje a tímto spojením se označuje pouze digitální výřez obrazu, který nemá vliv na stabilizaci a jen zhoršuje samotnou kvalitu videa.

Optická stabilizace (OIS)

Při OIS je obraz stabilizován změnou optické dráhy senzoru. Tato změna se děje v reálném čase a neprobíhá tak žádná degradace obrazu. Sestava čoček se pohybuje rovnoběžně s rovinou obrazu. Díky vestavěnému gyroskopickému senzoru se pohybuje objektiv a vyrovnává tak otřesy a pohyb. Při optické stabilizaci dochází ke zmenšení FOV (zorného pole objektivu - úhlu záběru) - pokud by tomu tak nebylo, tak by při náklánění senzoru byly ve videu vidět vnitřní části objektivu (tedy černého částí v nahraném videu). Zmenšení FOV ovšem není u optické stabilizace tak výrazné, jako u elektronické.

Asi nejlépe se to vysvětlí na obrázku:

Svíčka představuje nahrávaný objekt, černě je označen objektiv a červeně senzor. Šipka pak znázorňuje směr záběru kamery. Na prvním příkladu je nahrávání kamery, která je v klidu, druhý příklad ukazuje pohyb kamery bez zapnuté gyroskopické stabilizace a třetí příklad znázorňuje již zapnutou OIS stabilizaci.

Hlavní výhodou OIS je, že nedochází k žádné degradaci obrazu a lze ji využít u všech rozlišeních, kterými kamera disponuje a není proto nutné používat senzory s vyšším rozlišením. Nevýhoda spočívá ve větší spotřebě energie (u kamer kratší výdrž na jedno nabití) a při zapnuté stabilizaci si můžeme všimnout kývání obrazu, pokud kameru držíme v ruce a jsme v pohybu. Nejlépe stabilizace pomocí gyroskopu funguje za předpokladu, že kameru připevníme k pevnému bodu (např. držák na řídítka, helmu apod.), pak je stabilizace dokonalá.

Optická stabilizace je také náročnější na náklady a vzhledem k stále pokročilejší elektronické stabilizaci výrobci od optické stabilizace upouštějí. Optickou stabilizaci tak již nenajdete u značek jako je GoPro, DJI atd.

Stabilizaci pomocí gyroskopu podporují u akčních kamer procesory Novatek a příkladem může být kamera SJCAM SJ5000X Elite, kterou jsme podrobili recenzi či Niceboy Vega 6 star, která také prošla recenzí.

Elektronická stabilizace (EIS)

Elektronická stabilizace funguje na zcela jiném principu než OIS. V tomto případě je optický signál převeden na digitální. Každá kamera (fotoaparát) má Charge Coupled Device (CCD), což je řada složená z několika světelných senzorů uspořádaných do mřížky. Zachycuje optické světlo a přenáší obraz pro zpracování ve formě digitálních signálů.

V EIS procesor zdeformuje snímek na malé kousky a pak je porovná s předchozími snímky. Tak zjistí, zda je kamera v pohybu a došlo k nežádoucímu chvění. K tomu je nutné provést výřez obrazu a vyplnit jej do požadovaného rozlišení. V případě, že kamera pracuje s nízkým rozlišením, tak nastává problém a obraz je digitálně zvětšen, což vede ke zhoršení kvality videa. U kamer s vysokým rozlišením je toto zhoršení kvality eliminováno - požadujeme-li nahrávání ve 1080p rozlišení, tak kamera jednoduše provede ořez z rozlišení vyššího a to bez ztráty kvality.

U kamer, které tak disponují až 4K rozlišením (je nutné, aby 4K rozlišení bylo nativní!) se již nedá bavit o ztrátě kvality nahrávaného videa. Ještě nedávno bylo nevýhodou této stabilizace, že se nedala použít u vyšších rozlišení - měla-li kamera jako nejvyšší možnost 4K, tak EIS nešla využít, protože nebylo možné provést ořez z vyššího rozlišení, kterým kamera nedisponuje. To už v současné době ovšem neplatí. Akční kamery využívají senzory s vysokým rozlišením, nejčastěji kolem 12MPx. Na 4K rozlišení pak stačí pouhých 8MPx, tedy stabilizaci již v současné době u moderních akčních kamer lze využít i při 4K videu, kdy se provede výřez z nejvyššího rozlišení senzoru.

Nevýhodou je, že účinnost EIS se snižuje s úbytkem přirozeného světla nahrávané scény a dochází k výraznému snížení FOV, které je způsobeno ořezem (zmenšení FOV je výraznější než v případě optické stabilizace). Hlavní výhoda pak je, že EIS není náročná na spotřebu baterie a nezabírá v kameře žádné místo - kamera může mít menší rozměry. Použití EIS stabilizace také snižuje náklady na výrobu kamer a proto jsou ceny nových modelů tak nízké. U tohoto způsobu stabilizace se může ve videu objevit nechtěný "želé" efekt.

EIS stabilizaci využívají procesory Ambarella (A9SE, A12) a jak stabilizace funguje, se můžete přesvědčit v recenzi kamery Xiaomi Yi 4K.

Elektronická vs optická stabilizace. Gyroskop vs EIS

Optická stabilizace (OIS)

Elektronická stabilizace (EIS)

Aktuality

Konec kamer GoPro? Kdo zachrání hrdinu?

Niceboy Vega: nové a levné outdoorové kamery na českém trhu

SJCAM M20: nová mini kamera

Hawkeye Firefly 6S: 4K video a stabilizace pomocí gyroskopu

Fotomobil: Microsoft Lumia 950 a 950XL. Jak fotí?

Jak fotí Nikon D3200: uživatelské fotky ze zrcadlovky

Objektivy Zeiss pro telefony iPhone

Movi: 4K kamera pro živé streamy

PhaseOne XF100: 100MPx Full frame fotoaparát

X9000: 4K akční kamera za 1500Kč?